加工垂直孔和水平孔的专用组合机床液压课程设计说明书.docx
加工垂直孔和水平孔的专用组合机床（FREE)【含图和文档】
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专用组合机床课程设计说明书第一章.1 1.1前言.1 1.2课题的意义、背景及现状.1 1.3液压系统在机械行业中的应用.2 1.4液压系统的基本组成.3第二章液压滑台的液压动力系统设计.4 2.1运动负载分析计算.5 2.2确定执行元件类型及基本参数.6 2.3确定液压控制方案.7 2.4确定液压控制元件.8 2.5校核.9第三章液压系统的计算和元件选型.10 3.1液压缸内径D和活塞杆直径d的确定.10 3.1.2液压缸实际所需流量计算.11 3.1.2确定液压泵规格和驱动电机功率.11 3.1.3阀类元件及辅助元件的选择.13 3.1.4 管道尺寸的确定.14 3.2液压系统的验算.16 3.2.1系统温升的验算.16第四章液压缸的结构设计.16 4.1液压缸主要尺寸的确定.18 4.2液压元件参数的计算及选择.20 4.3液压阀的选择.21个人总结.22参考文献.231.1前言作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高配置灵活方便调速范围大工作平稳且快速性好易于控制并过载保护易于实现自动化和机电液一体化整合系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。液压压力机是压缩成型和压注成型的主要设备，适用于可塑性材料的压制工艺。如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可以从事校正、压装、砂轮成型、冷挤金属零件成型、塑料制品及粉末制品的压制成型。本文根据YB32-150型液压压力机的用途特点和要求，利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统图，再经过必要的计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计。液压压力机的液压系统呈长方形布置，外形新颖美观，动力系统采用液压系统，结构简单、紧凑、动作灵敏可靠。该机并设有脚踏开关，可实现半自动工艺动作的循环。关键词：液压系统过载保护.ABSTRACTAs one of the modern machinery equipment ransmission and control important technical means, hydraulic technology in the field of national economy has been widely used. Compared with other transmission control technology, hydraulic technology has high energy density, flexible and convenient configuration, large speed range, rapid and smooth work ability, easy to be controlled and overload protection, easily realized integration ,system integration design ,easy maintenance in manufacturing operation and other significant advantages n technology which make it become the basic technology of modern mechanical engineering and the basic technology of modern control engineering. The hydraulic press and pressure machine is the main equipment for molding plastic injection and repressing material formation, such as stamping, bending, , metal sheet drawing, etc. Also it can be engaged in the adjustment, the mounting indentation, the grinding wheel formation, the swaging metal parts formation, the plastic products and the powder products suppressed formation. This article according to the usage, characteristics and requirements of the purposes of the YB32-150 type hydraulic pressure press machine uses the basic principle of hydraulic ransmission, draws up a reasonable hydraulic system and undergoes the necessary calculation to determine the parameters of hydraulic system which determine to choose hydraulic components andsystem structure of specification. The hydraulic system of YB32-150 hydraulic pressure press Machine is rectangular arrangement .its external technical means, hydraulic technology in the field of national economy has been widely used. Compared with other transmission control technology, hydraulic technology has high energy density, flexible and convenient configuration, large speed range, rapid and smooth work ability, easy to be controlled and overload protection, easily realized integration ,system integration design ,easy maintenance in manufacturing operation and other s appearance is new and original beautiful, the driving force system adopts hydraulic pressure system that makes the structure simple and compact, the action quick and reliable.This machine is equipped with the foot switch which can realize thesemiautomatic craft movement circulation. Keywords: hydraulic system overload protection electromechanical integration .Keywords: enery,operation intergrtin,design,modern.1.2 课题的意义、背景及现状 动力滑台是组合机床用以实现进给运动的通用部件,其运动由液压缸驱动。在滑台上可根据加工工艺要求安装各类动力箱和切削头，以完成车、铣、镗、钻、扩、铰、攻螺纹等加工工序，并能按多种进给方式实现自动工作循环。液压动力滑台应满足进给速度稳定、速度换接平稳、系统效率高、发热小等要求。液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体 静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。 第一个使用液压原理的是1795年英国约瑟夫布拉曼(Jodseph Braman,1749-1814)，在伦敦用水作为工作介质,以水压机的形式将其应用于工业上,诞生了界上第一台水压机。1905年他又将工作介质水改为油,进一步得到改善。第一次世界大战(1914-1918)后液压传动广泛应用,特别是1920年以后,发展更为迅速。液压元件大约在19世纪末20世纪初的20年间,才开始进入正规的工业生产阶段。1925年维克斯(F.Vikers)发明了压力平衡式叶片泵,为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。20世纪初康斯坦丁尼斯克(GConstantimsco)对能量波动传递所进行的理论及实际研究;1910年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。我国的液压工业开始于20世纪50年代，液压元件最初应用于机床和锻压设备。60年代获得较大发展，已渗透到各个工业部门，在机床、工程机械、冶金、农业机械、汽车、船舶、航空、石油以及军工等工业中都得到了普遍的应用。当前液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低能耗、长寿命、高度集成化等方向发展。同时，新元件的应用、系统计算机辅助设计、计算机仿真和优化、微机控制等工作，也取得了显著成果。 目前，我国的液压件已从低压到高压形成系列，并生产出许多新型元件，如 插装式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电业数字控制阀等。我国机械工业在认真消化、推广国外引进的先进液压技术的同时，大力研制、开发国产液压件新产品，加强产品质量可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准，合理调整产品结构，对一些性能差而且不符合国家标准的液压件产品，采用逐步淘汰的措施。由此可见，随着科学技术的迅速发展，液压技术将获得进一步发展，在各种机械设备上的应用将更加广泛。 工程机械主要配套件有动力元件、传动元件、液压元件及电气元件等。 目前工程机械动力元件基本上都用内燃式柴油发动机(简称柴油机)；传动分机械传动、液力机械传动、静液压传动、电传动等。但目前工程机械用得最多、最普遍的为液力机械传动及静液压传动。整个传动系统还包括传动轴、驱动桥等。 静液压传动有多种结构形式，有的有传动轴、驱动桥，有的没有，视情况而定；液压元件主要有缸、泵、阀、密封件及液压附件等。静液压元件的泵(主要是变量泵)、马达(变量与定量)，以及相应的减速机等；电气元件以前对工程机械的影响还并不大，最早的工程机械电气系统，主要是起动电路及照明电路，系统及元件都非常简单，起动可以用拖起动，白天干活不用照明，因此，这两个电路系统出了故障也能勉强维持工作。但工程机械发展到今天，电气系统及电气元件已经成了工程机械一个非常关键的部分，可以说今天的绝大多数工程机械，电气系统出了故障根本就不能工作，有的甚至寸步难行，等于一堆废钢铁。因此电气系统、电器元件目前也是工程机械最关键最主要的配套件之一。主要电器元件除传统的元件外，还有各种传感器，各种控制元件及微处理机等等。1.3液压传动在机械行业中的应用1）能源装置液压泵。它将动力部分（电动机或其它远动机）所输出的机械能转换成液压能，给系统提供压力油液。2）执行装置液压机（液压缸、液压马达）。通过它将液压能转换成机械能，推动负载做功。3）控制装置液压阀。通过它们的控制和调节，使液流的压力、流速和方向得以改变，从而改变执行元件的力（或力矩）、速度和方向，根据控制功能的不同，液压阀可分为村力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。4）辅助装置油箱、管路、蓄能器、滤油器、管接头、压力表开关等.通过这些元件把系统联接起来，以实现各种工作循环。5）工作介质液压油。绝大多数液压油采用矿物油，系统用它来传递能量或信息。第二章液压滑台的液压动力系统设计2.1运动负载分析计算 专用组合机床动力滑台参数：工作循环为，快进工进快退，快进、快退的速度均为5cm/s，工进速度为0.45cm/s，工进时最大切削力为N31035，动力滑台的总重量为400Kg，行程为300mm，滑动轨道静摩擦系数0.2，动摩擦系数0.1，启动加速和制动减速的时间为0.08s。2.2确定执行元件类型及基本参数2.2.1选液压缸工作压力 由负载值大小查表、资料，参考同类型机床，取液压缸工作压力为3.5Pa。2.2.2确定液压缸的主要结构参数 由表1看出最大负载为工进阶段的负载F=39324N，则)(12.010 5.314.339324 4p46mFD查设计手册，按液压缸内径系列表将以上计算值圆整为标准径，取 D=125mm。为了实现快进速度与快退速度相等，采用差动连接，则d=0.7D，所以)(088.01257.0m同样圆整成标准系列活塞杆直径，取d=88mm。由D=125mm，d=70mm算出 液压缸无杆腔有效作用面积为221012.04 mDA，有杆腔有效作用面积为 2222006.0)(4mdDA工进若采用调速阀调速，查产品样本，调速阀最小稳定流量min/05.0minLqv则：2.2.3计算液压缸的工作压力、流量和功率(1)复算工作压力查表暂定背压为MPapb5.0。液压缸在工作循环各阶段的工作压力1p计算：差动快进阶段则有：第三章液压系统的计算和元件选型3.1 确定液压缸主要参数按液压机床类型 初选液压缸的工作压力为25Mpa,根据快进和快退速度要求，采用单杆活塞液压缸。快进时采用差动连接，并通过充液补油法来实现，这种情况下液压缸无杆腔工作面积1A应为有杆腔工作面积2A的6倍，即活塞杆直径d与缸筒直径D满足56dD(的关系。快进时，液压缸回油路上必须具有背压2p,防止上压板由于自重而自动下滑，根据液压系统设计简明手册表2-2中，可取2p=1Mpa，快进时，液压缸是做差动连接，但由于油管中有压降p(存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估计时可取1pMPa(,快退时，回油腔是有背压的，这时2p亦按2Mpa来估算。3.1.1液压缸内径D和活塞杆直径d的确定以单活塞杆液压缸为例来说明其计算过程。1P液压缸工作腔的压力Pa 2P液压缸回油腔的压力Pa 图5：单活塞杆液压缸计算示意图由此求得液压缸面积3.1.2液压缸实际所需流量计算工作快速空程时所需流量液压缸的容积效率，取工作缸压制时所需流量工作缸回程时所需流量,液压元件的选择2.1确定液压泵规格和驱动电机功率由前面工况分析，由最大压制力和液压主机类型，初定上液压泵的工作压力取为125Mpa，考虑到进出油路上阀和管道的压力损失为1MPa（含回油路上的压力损失折算到进油腔），则液压泵的最高工作压力为上述计算所得的pP是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力，另外考虑到一定压力贮备量，并确保泵的寿命，其正常工作压力为泵的额定压力的80%左右因此选泵的额定压力nP应满足：/0.826/0.831.25液压泵的最大流量应为：液压泵的最大流量同时动作的各执行所需流量之和的最大值，如果这时的溢流阀正进行工作，尚须加溢流阀的最小溢流量系统泄漏系数，一般取选择液压泵的规格由于液压系统的工作压力高，负载压力大，功率大。大流量。所以选轴向柱塞变量泵。柱塞变量泵适用于负载大、功率大的机械设备（如龙门刨床、拉床、液压机），柱塞式变量泵有以下的特点：工作压力高。因为柱塞与缸孔加工容易，尺寸精度及表面质量可以达到很高的要求，油液泄漏小，容积效率高，能达到的工作压力，一般是（200400）最高可以达到5100010Pa流量范围较大。因为只要适当加大柱塞直径或增加柱塞数目，流量变增大。改变柱塞的行程就能改变流量，容易制成各种变量型。柱塞油泵主要零件均受压，使材料强度得到充分利用，寿命长，单位功率重量小。但柱塞式变量泵的结构复杂。材料及加工精度要求高，加工量大，价格昂贵。根据以上算得的pq和pP在查阅相关手册机械设计手册P20-195得：现选用63141，排量:63ml/r，额定压力:32Mpa，额定转速:1500r/min，驱功率:59.2KN，容积效率92%，重量71kg，容积效率达92%。3.1.3确定液压泵规格和驱动电机功率 与液压泵匹配的电动机的选定由前面得知，本液压系统最大功率出现在工作缸压制阶段，这时液压泵的供油压力值26Mpa，流量为已选定泵的流量值。p(液压泵的总效率。柱塞泵为0.800.85，取p(0.82。选用1000r/min的电动机，则驱动电机功率为：YB32-150型液压压力机液压系统的设选择电动1804Y。第四章液压缸的结构设计4.1液压缸主要尺寸的确定根据负载F=F1+F2+F3+F4+F5+F6 F1,有效负载F1=201000N，摩擦力F2=0，F3 惯性负载F3=0 F4 重力负载F4=0（与压制力相比，忽略不计。）F5 密封负载按机械效率考虑0.9 F6背压负载回油路无重力及其它负载F6=0 绘制L（行程）或t（时间）与F（负载）的关系曲线压力机的液压系统中，只有工进段即慢速加压段F=（F1+F2）/m=201000/0.9=223333N，其余F为0。初定系统压力P 参照设备类型和负载值，负载（N）5万，压力（MPa）5-7,取P=20MPa。行程（液压缸长度）快进行程L1+工进行程L2=350mm+40mm=390mm 液压缸行程长度为400mm ，通过这些参数，我们可以计算液压缸相关尺寸如下：计算液压缸内径D 根据公式F=PD2/4，得出D=（4F/ p）1/2=120mm,查手册D=125mm, 返算P=4F/ D2=18.39MPa .计算活塞杆直径d d=0.707D=84.84mm,查手册d=90 .计算液压缸壁厚PD/2=3.5mm 根据液压缸的结构形式，液压缸壁厚取8mm. 计算液压系统流量快速下行q=vD2/4=321.252/4=39.25L/min .慢速加压q=vD2/4=（40-250）10-21.252/4=0.49-3.07L/min.计算液压系统压力从泵到缸所有元件压力损失大约0.5MPa,故液压系统压力工=P缸+P损=18.89MPa .4.2 液压元件参数计算及选择液压泵及电机选择选液压泵泵的额定压力计算P额=（1.25-1.6）PI=23-30MPa 泵的流量计算q=
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